ARTÍCULO DESTACADO ESCRITO POR MICHAEL GRIBBONS, PARA LA EDICIÓN DE MINERÍA SUBTERRÁNEA, NOVIEMBRE 2021, DEL CANADIAN MINING JOURNAL
Los consultores y proveedores de minería han abogado los beneficios energéticos de instalar un sistema de ventilación a demanda (VoD) o sistema de control de la ventilación (VCS) en muchas minas subterráneas, pero la industria minera aún no ha llegado a adoptar plenamente esta tecnología. Con un fuerte énfasis en la reducción de los gases de efecto invernadero (GEI) para frenar la aceleración del calentamiento global, inversores en ESG progresistas están escudriñando a las empresas mineras basándose en la sostenibilidad a largo plazo, mientras que los agentes reguladores aplican sanciones simultáneamente por el consumo de carbono.
Como cofundador de Maestro Digital Mine, proveedor clave de sistemas de monitoreo de la ventilación, me gustaría explorar algunas de las razones de esta cautelosa adopción, basadas en observaciones de las 150 minas que atendemos en todo el mundo. Para proporcionar una visión lo más amplia posible, también solicité la opinión de 20 profesionales de la minería global que se desempeñan en el sector de la ventilación y la automatización.
Primero, un sistema VOD / VCS no debe verse como una fórmula mágica para lograr el menor uso de energía posible en una mina. Sobre todo, la seguridad inmediata y a largo plazo de los mineros no debe verse comprometida en un estado de producción normal, ni tampoco en un estado de emergencia a causa de un incendio o una explosión no planificada.
En segundo lugar, desde una perspectiva de costo / beneficio, un ahorro de energía del 20% no es lo mismo que un aumento del 20% en la producción. La producción supera el ahorro de energía el 100% del tiempo. Por lo tanto, el ahorro de energía nunca debe ser la única razón para implementar este sistema. Dicho de otra manera, maximizar la eficiencia energética no necesariamente maximiza la rentabilidad general de la mina.
En tercer lugar, en la medida de lo humanamente posible, un sistema de ventilación no debería impedir la producción. La minería está en un estado de cambio constante con niveles en los que se extrae, niveles antiguos que se cierran y el desarrollo continuo de nuevos niveles dentro de la mina.
Dónde empezar
Antes de embarcarse en su viaje, los expertos en la materia y los consultores de ventilación deben preparar un caso de negocio potencial con la administración de la mina, que defina cómo debe ser el éxito, los impactos positivos y los riesgos de contrapeso, y un enfoque adecuado en donde funcionan los aspectos económicos.
Dado que existen diferentes niveles de automatización de VOD / VCS, el nivel apropiado y las razones para la implementación deben ser determinados por un equipo experimentado que comprenda el yacimiento, los métodos de extracción, la vida de la mina (LOM), el equipo técnico de apoyo y los objetivos del proyecto. En pocas palabras, se debe desarrollar un caso de negocio sólido que incluya eliminar los riesgos del proyecto y los costos técnicos y de mantenimiento continuos a través de la vida de la mina.
Suponiendo que la mina cumple con lo necesario para ser un candidato adecuado, la realimentación de los primeros usuarios puede brindar información valiosa para mejorar el resultado y, aún más importante, evitar tropiezos que puedan desviar o evitar un despliegue exitoso. Actualmente, cinco argumentos diferentes están frenando la implementación exitosa de VOD / VCS.
Personal
Los sistemas VOD / VCS son complejos y requieren el apoyo de los departamentos de ingeniería de proyecto, operaciones, ventilación, construcción de minas, electricidad/instrumentación/redes, sala de control y seguridad y salud ocupacional. El liderazgo o gerencia en las minas a menudo subestima el requerimiento de un enfoque de arriba hacia abajo (gerente de la mina) y de abajo hacia arriba para mantener una gestión de cambio adecuada. Si el gerente de la mina ve el proyecto como un impedimento para su programa de producción, experimentará una muerte prematura. Sin embargo, si se considera que el sistema hace que los trabajadores vuelvan al frente de trabajo de forma más rápida y segura al aumentar el tiempo de actividad, éste tiene una mayor probabilidad de éxito.
Un sistema final funcional ultimadamente será transferido a la mina por parte del equipo de trabajo del proyecto. En ese momento, el sistema necesita de campeones internos del departamento de ventilación y automatización para la sostenibilidad de los continuos beneficios. La estabilidad de los campeones de producto es a menudo un desafío, ya que los jóvenes tecnólogos o ingenieros consideran el papel de la ventilación como un paso hacia los roles de producción. La experiencia de dominio, así como el sistema de ventilación único de la mina, deben volver a aprenderse con los próximos campeones del área de ventilación. Muchos de los sistemas exitosos de hoy han evitado esta dificultad con estabilidad a largo plazo en el departamento de ventilación y automatización de la mina.
Técnico
Cualquier sistema VOD / VCS requerirá una red robusta para soportar la conectividad de activos fijos como los arrancadores de ventiladores secundarios (starters), estaciones de calidad del aire (AQS) que miden el flujo de aire, gas, polvo y estrés térmico del trabajador; reguladores automatizados, puertas de ventilación y ventiladores de refuerzo. Las redes que conectan activos fijos son sencillas y fáciles de implementar, mientras que la conectividad con personas y activos móviles es mucho más difícil y menos confiable debido a su requisito de conectividad inalámbrica, ya sea Wi-Fi o LTE. Sistemas de seguimiento o rastreo precisos necesarios para los niveles más altos de los sistemas VOD / VCS son uno de los desafíos pendientes para garantizar un sistema sólido. Aún es muy difícil determinar cuándo entran y salen los mineros de los rebajes de trabajo para encender y apagar los ventiladores secundarios.
La complejidad se multiplica a medida que el sistema asciende por la pirámide de la jerarquía de control. Tal complejidad dependerá de un equipo de automatización y mantenimiento astuto que trabajará en sintonía con los equipos de ventilación y producción.
La obsolescencia y la interoperabilidad juegan un papel importante para asegurar que el sistema pueda operar de manera efectiva durante la vida de la mina. Las minas deben especificar protocolos de comunicación y sistemas abiertos para evitar problemas y cargas a futuro.
Comunicación
Mantener el sistema requerirá una comunicación constante desde la gerencia de la mina hacia abajo. El seguimiento y la visualización de los resultados mediante pantallas de KPI dinámicas es fundamental. Medir y comparar las condiciones anteriores y actuales, como el tiempo de reingreso, los niveles de gas, el estrés térmico del trabajador, el flujo de aire y las entradas de energía en un formato gráfico, proporcionará un refuerzo rápido y simple para una actualización semanal en las reuniones de entrada a mina o de salud y seguridad.
Enfoque de implementación por etapas vs. todo incluido
La confianza en el sistema puede erosionarse rápidamente si el plan del sistema de control se implementa demasiado rápido y uno o más componentes fallan. Los proyectos exitosos a menudo organizan el sistema de ventilación en segmentos más pequeños para lograr un éxito temprano y la confianza del sistema.
Como primer paso, agregar una red de última milla que comience desde la subestación eléctrica hasta la chimenea de aire de retorno permitirá agregar estaciones de calidad del aire (AQS) para monitorear las condiciones de la chimenea y entrada de nivel. Esta primera etapa puede brindar mejoras drásticas en la producción al reducir los tiempos de reingreso entre 30 y 90 minutos por día, dependiendo de los requisitos de viaje al frente y el número de turnos por día. Tan solo esto podría financiar el proyecto completo debido al acortamiento del ciclo de producción que resulta en más toneladas.
El control manual es la siguiente gran ventaja, ya que permite al operador de la sala de control ver y ajustar los niveles de ventilación en las áreas de la mina con personal y equipos, mientras permite que el sistema de control encienda/apague ventiladores secundarios entre turnos o en áreas sin personas por eventos planificados. En algunos casos, esto puede representar hasta un 25% de ahorros solo en energía, al tiempo que da más tiempo en el frente al equipo de producción. En esta etapa, se requerirán arrancadores suaves de motores digitales de Ethernet, controles de puertas y reguladores automáticos junto con las estaciones AQS de Ethernet para reducir el gasto de capital mediante la eliminación de gabinetes y software PLC/DCS adicionales.
La siguiente etapa es mucho más desafiante ya que requiere un sistema de seguimiento o rastreo robusto que pueda determinar con buena precisión y confiabilidad la ubicación tanto de personas como de activos móviles. Solo entonces una mina debe considerar el control automático que optimizará la ventilación en cada nivel, así como los ventiladores primarios. Los sistemas exitosos en esta etapa pueden reducir el consumo de energía hasta en un 50% mediante la optimización de los ventiladores primarios.
Mantenimiento
Todas las implementaciones actuales confirman la necesidad del mantenimiento y calibración continuos de los sensores de gas, sensores de flujo de aire y la capacitación del departamento eléctrico / de instrumentación. A menudo, esto no se ha tenido en cuenta en los casos comerciales originales, a detrimento de ellos. Las soluciones digitales más nuevas ofrecen diagnósticos en tiempo real para identificar los problemas de los equipos desde la sala de control en superficie a medida que ocurren. También cuentan con sensores de gas que se pueden calibrar en la superficie y llevar a la profundidad para intercambiarlos de forma rápida y sencilla. Pero el mantenimiento no puede eliminarse, por lo que se debe considerar la incorporación de un técnico de redes y de instrumentación bien capacitado para lograr el máximo tiempo de actividad del sistema.
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